秸稈撿拾打捆機設計及撿拾器的動力學分析

馬春曉

黑龍江省農業機械試驗鑒定站 黑龍江哈爾濱 150300

我國屬于農業大國，秸稈資源十分豐富，高效的秸稈撿拾打捆設備能有效提高我國的農業生產效率。秸稈主要來源于小麥、稻谷以及玉米中，具有很高的利用價值。由于秸稈的分布密度小，儲存、運輸過程難度大，嚴重影響了秸稈的利用性。秸稈撿拾打捆設備可以高效完成對秸稈的處理，但是由于秸稈本身的復雜特性，傳統的秸稈撿拾打捆設備會出現堵塞、穿桿等問題，嚴重影響了打捆效率以及質量，側面吸入式秸稈撿拾打捆機可以有效解決這些問題。

1 側面吸入式秸稈撿拾打捆機的結構及其工作原理

1.1 側面吸入式秸稈撿拾打捆機的結構

側面吸入式秸稈撿拾打捆機的主要組成部分有機架、變速箱、撿拾裝置、壓縮裝置、傳動系統、打捆機構、密度調節機構以及其他相應輔助機構組成。機型整體結構呈“T”形，在機器左側有活塞做縱向往復運動，機器右側有喂入裝置以及撿拾器，喂入裝置的運動沿橫向進行。

1.2 側面吸入式秸稈撿拾打捆機的工作原理

機器在工作狀態時，拖拉機驅動牽引壓捆機完成相應的功能。變速箱以及飛輪獲得由拖拉機輸出軸傳遞過來的動力，壓縮裝置在變速箱的帶動下完成往復運動，傳動系統通過鏈條接收到來自飛輪上的動力，帶動其他相關部位做功。當拖拉機拉著設備前進時，草料被撿拾設備撿拾起來送到喂入腔，最終被送到壓縮腔；壓縮腔內的活塞做往復運動將草料持續壓縮，當受到壓縮的草料長度以及密度符合要求時，經由打捆機構進行打捆被后續物料擠至設備外地面上。側面吸入式秸稈撿拾打捆機是一個針對物料進行撿拾、傳送、喂入、壓縮以及打捆的連續性工作過程。

2 撿拾器

2.1 撿拾器設計

（1）撿拾器的設計目的。撿拾器的主要目的就是將地面的秸稈撿拾并抬高，其設計要求時要盡可能將地面上的秸稈撿拾干凈，將遺漏降至最低，同時要保證設備工作時不能讓秸稈堆積，防止堵塞。針對常見幾種秸稈的特性，在進行撿拾器的設計時采用了彈齒滑到滾筒式結構。

（2）撿拾器的組成部件。主要組成部件有滾輪、滾輪軌道、彈齒、曲柄、十字牽引架。在作業速度一定的前提下，增加彈齒組數可以有效降低撿拾損失率。一般采取4-6組彈齒架，既可以降低漏撿，也可以避免堵塞堆積。

（3）撿拾器的工作原理。撿拾器彈齒的運動由撿拾器一端的曲柄、滾輪以及凸輪盤組成的定向滾輪機構控制，再另一端安裝有超越離合器，避免因為意外情況導致的撿拾器反轉。同時撿拾器配備了懸掛以及升降裝置，可以有效的保證彈齒具有穩定的離地間隙。在撿拾器上方設計的撿拾器可以將撿取的秸稈送到喂入平臺。

（4）滾輪軌道設計。撿拾器的工作狀態主要有撿拾、抬高、輸送以及空載四個階段，彈齒在完成撿拾以及后拋運動后快速收至防護板，可以有效避免秸稈的夾帶。因此在進行設計時，要以曲柄、滾輪以及滾輪軌道為重點進行設計，滾輪軌道是設計的核心，可以有效約束滾輪的運動軌跡，從而保證彈齒能夠按照設計要求執行撿拾操作。

2.2 動力學分析

（1）運動軌跡仿真。利用Pro/E軟件建立起三維模型，來進行撿拾器動力學分析。在進行仿真分析過程中，分別針對單個和四個彈齒的齒尖運動軌跡進行模擬，可以保證秸稈撿拾以及推送的順利進行，并且及時將彈齒收至防護板，有效防止夾帶堵塞現象的出現。

（2）速度位移仿真。根據打捆機的實際工作狀態，設定5km/h的前進速度，規定滾筒轉速為110r/min。把撿拾機構的相應三維模型轉化到Admas軟件中，將動力學分析置于三維虛擬環境中。通過對打捆機前進方向上的彈齒齒尖位移時間圖以及速度時間圖，和打捆機前進垂直方向上彈齒齒尖的位移時間圖的分析，其位移隨著時間的變化規律以及速度隨著時間的變化規律滿足設計的要求。盡管滾輪在兩個部件連接處對軌道產生的沖擊會對分析結果造成一定的影響，但是由于沖擊力度小，并沒有對整體的分析造成太大的影響，因此針對這里不去進行詳細的分析。

（3）仿真結果。利用Pro/E和Admas軟件對于滾輪軌道設計通過仿真技術進行動力學分析，根據仿真的結果可以有效的看出彈齒在動作完成度以及運動規律方面可以滿足整個生產要求，同時針對彈齒齒尖在水平與豎直方向上，位移與時間、速度與時間的關系都滿足原先的設計。

3 結語

本文主要介紹了秸稈撿拾打捆機的結構及其工作原理，撿拾器的結構及其工作原理。通過對撿拾器的核心部位滾輪軌道的設計，以及利用仿真技術對整個撿拾器的動力學進行分析，可以充分驗證本次設計符合實際生產需求，雖然在設計上還有一些小的瑕疵，但不會影響整個設備的使用情況。